数据处理与文件操作的多语言实践

### 数据处理与文件操作的多语言实践 在数据处理和文件操作领域，有多种工具和技术可供选择。下面将详细介绍Google的Protocol Buffer格式、Excel文件的创建与读取，以及非SQL对象数据库的使用。 #### 1. Google的Protocol Buffer格式 Protocol Buffer是一种用于序列化结构化数据的格式，具有平台无关性，能高效地组织顺序数据。 ##### 1.1 标量值类型 在`.proto`文件中，标量消息字段可以有以下类型，以及它们在Java和C++中的等价类型，如下表所示： | 标量消息字段类型 | Java等价类型 | C++等价类型 | | ---- | ---- | ---- | | int | int | int | | double | double | double | | bool | Boolean | bool | | string | String | string | | fixed32 | int | int32 | | fixed64 | long | int64 | 例如，`Particle`消息用于保存单个粒子的信息，如名称、电荷和能量，其构建方式与外部消息相同，只是需要指定最适合定义粒子属性的字段。 ##### 1.2 使用Java处理数据 假设已正确安装Prototype Buffer，且在Unix/Mac环境下，可使用以下命令根据原型文件生成Java代码： ```bash protoc --java_out=. experiment.proto ``` 此命令会创建一个名为`proto`的目录，并在其中生成`Observations.java`文件。`--java_out`选项用于指定生成用于数据编码的Java类，后面的点表示在当前目录生成输出。 接下来，编写一个测试代码`WriteData.java`，用于生成100个事件，每个事件包含10个粒子： ```java package proto; import proto.Observations.Experiment; import proto.Observations.Event; import java.io.FileOutputStream; class WriteData { public static void main(String[] args) throws Exception { Experiment.Builder exp = Experiment.newBuilder(); FileOutputStream output = new FileOutputStream("data.prod"); for (int e = 0; e < 100; e++) { Event.Builder ev = Event.newBuilder(); ev.setId(e); ev.setName("collision"); ev.addData(1); ev.addData(2); for (int i = 0; i < 10; i++) { Event.Particle.Builder p = Event.Particle.newBuilder(); p.setName("proton"); p.setCharge(1); p.setEnergy(1); ev.addParticle(p); } exp.addEvent(ev); } exp.build().writeTo(output); output.close(); } } ``` 然后，需要编译所有Java文件并构建一个jar库。确保Java CLASSPATH指向DMelt库（或原始Protocol Buffer库中的`protobuf.jar`），然后执行以下命令： ```bash javac -1.8 proto/*.java jar -cf proto.jar proto/* ``` 最后，运行`WriteData`类： ```bash java -cp proto.jar proto.WriteData ``` 此命令的结果是生成一个二进制形式的输出文件`data.prod`。为了验证写入的内容，可添加`ReadData.java`代码： ```java package proto; import proto.Observations.Experiment; import proto.Observations.Event; import java.io.FileInputStream; class ReadData { public static void main(String[] args) throws Exception { Experiment exp = Experiment.parseFrom(new FileInputStream("data.prod")); for (Event ev : exp.getEventList()) { System.out.println("Event id:" + ev.getId()); System.out.println("Event name:" + ev.getName()); for (Event.Particle p : ev.getParticleList()) { System.out.println(p.getName()); System.out.println(p.getEnergy()); } } } } ``` 编译并运行该代码： ```bash javac -1.8 proto/*.java jar -cf proto.jar proto/* java -cp proto.jar proto.ReadData ``` 该代码会读取数据并打印所有事件及其粒子属性。 ##### 1.3 切换到Jython 可以将`WriteData.java`代码重写为紧凑的Jython脚本`WriteData.py`： ```python from proto.Observations import Experiment from proto.Observations import Event from java.io import FileOutputStream exp = Experiment.newBuilder() for e in range(100): ev = Event.newBuilder() ev.setId(e) ev.setName("collision") ev.addData(1) ev.addData(2) for i in range(10): p = Event.Particle.newBuilder() p.setName("proton") p.setCharge(1) p.setEnergy(1) ev.addParticle(p) exp.addEvent(ev) exp.build().writeTo(FileOutputStream("data.prod")) ``` 要运行此代码，需将`proto.jar`文件复制到Java能找到的位置（如`lib/user`目录），或把其位置添加到Java CLASSPATH中，然后使用DMelt IDE执行该脚本。 同样，可将读取数据的Java代码重写为Jython脚本`ReadData.py`： ```python from proto.Observations import Experiment from proto.Observations import Event from java.io import FileInputStream exp = Experiment.parseFrom(FileInputStream("data.prod")) for e in exp.getEventList(): print e ```